牟 鵬

（中國石化集團經(jīng)濟技術(shù)研究院有限公司，北京 100029）

1 研究背景

在各國政府抗疫機制日趨成熟、疫苗大范圍應用的雙重作用下，全球新冠確診單日新增已從2021年4月23日的107萬人下降至30萬人左右（6月25日），進入后疫情時代。出于對全球疫情好轉(zhuǎn)和經(jīng)濟復蘇帶來的油、化產(chǎn)品需求增長的預期，國際油價也從2021年年初的60美元/桶左右上升至下半年的約75美元/桶。在國內(nèi)，受到年初小范圍疫情結(jié)束、報復性出行需求激增的影響，五一、端午期間，國內(nèi)汽柴油消費量相對于2019年同期，呈現(xiàn)出約10%增幅，航煤需求相比去年同期也有一定程度的復蘇。另外，加工庫存低價原油與較高的成品油現(xiàn)價帶來的“剪刀差”也大幅提高了煉廠煉油的經(jīng)濟效益[1]。同時，基于對未來油價下跌的預期，部分企業(yè)也希望削減高價原油庫存以降低風險。這些因素共同作用，使得國內(nèi)煉化企業(yè)產(chǎn)生了更強的意愿去提高生產(chǎn)裝置負荷、做大原油加工量。

但與此同時，從宏觀經(jīng)濟的角度分析，后疫情時代的經(jīng)濟復蘇面臨結(jié)構(gòu)不均衡和基礎不堅實的問題，多行業(yè)上中下游企業(yè)的盈利能力分化程度加大、全國新增就業(yè)人數(shù)也低于2018年、2019年同期。對于油、化市場來說，由于下游產(chǎn)業(yè)鏈受疫情的影響尚未完全修復，瀝青、石油焦等小產(chǎn)品以及乙烯鏈和芳烴鏈的絕大多數(shù)產(chǎn)品的銷量以及價格并未隨原油價格的提升而持續(xù)高速增長。如果煉化企業(yè)過度提高裝置負荷和原油加工量，極容易造成煉油小產(chǎn)品和乙烯鏈、芳烴鏈產(chǎn)品甚至部分成品油供應過剩，帶來價格進一步下降，進而拖累整體經(jīng)濟效益。這種對煉油小產(chǎn)品和化工產(chǎn)品市場價格體系的破壞實際上不利于整個煉化企業(yè)產(chǎn)品市場的健康可持續(xù)發(fā)展。另一方面，隨著國家“雙碳”路線的逐步推進，成品油出口配額將大幅縮減，大量出口成品油轉(zhuǎn)內(nèi)銷，也會進一步加劇成品油市場的競爭。

面對油價持續(xù)走高且油、化產(chǎn)品市場復蘇不平衡、不穩(wěn)固的后疫情時代，文章將基于煉廠生產(chǎn)經(jīng)營狀況的建模和優(yōu)化，站在整個煉化行業(yè)的角度，通過研究煉化企業(yè)加工量與效益的關(guān)系，給出煉化企業(yè)在近期高油價背景下的生產(chǎn)經(jīng)營優(yōu)化建議。為保證測算結(jié)果能更廣泛的反映整個煉化行業(yè)的現(xiàn)狀，采用包含各類煉廠的我國石化企業(yè)部分煉廠的集成模型進行研究。為排除“剪刀差”對測算結(jié)果的影響，采用單周期模型以排除加工庫存原油帶來的“剪刀差”對加工量和效益之間關(guān)系的影響。模型的輸入、輸出將參考近期我國某石化企業(yè)原油進口、檢修、產(chǎn)品銷售的月度數(shù)據(jù)和計劃等實際的生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)。

2 多廠、單周期集成優(yōu)化模型

目前，國內(nèi)煉化企業(yè)大多使用ASPEN PIMS軟件作為生產(chǎn)經(jīng)營優(yōu)化測算的工具[2]，也有少部分企業(yè)使用國產(chǎn)化的同類軟件進行建模、測算[3]。這些軟件通常基于一系列帶有特定格式的數(shù)據(jù)表構(gòu)建煉化企業(yè)各變量的數(shù)據(jù)關(guān)系，通過構(gòu)建Delta–Base等方式將實際生產(chǎn)中的變量的非線性關(guān)系轉(zhuǎn)化為變量間的線性關(guān)系進行建模，并基于混合整數(shù)線性規(guī)劃的相關(guān)算法，求解得出經(jīng)濟效益最優(yōu)的優(yōu)化方案。進而，通過對優(yōu)化方案的分析，為煉化企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營提供決策支持。

這類模型的建模粒度僅涉及裝置級的投入、產(chǎn)出數(shù)據(jù)，不涉及對裝置的“三傳一反”等現(xiàn)象的描述。模型為靜態(tài)模型，對大多數(shù)裝置，僅描述產(chǎn)品的收率。模型設置了原油切割和產(chǎn)品調(diào)和模塊：對于原油，基于原油數(shù)據(jù)庫中的信息進行組分切割和性質(zhì)傳遞；對于產(chǎn)品，基于實際生產(chǎn)狀況，通過質(zhì)量/比例調(diào)和，生產(chǎn)符合產(chǎn)品出廠標準的產(chǎn)品。

不同類型的煉廠（燃料型、煉化一體化型、加工進口原油/國內(nèi)原油型），對于后疫情時代產(chǎn)業(yè)不平衡復蘇背景下的原油、產(chǎn)品價格的敏感度不同[4]。為得到具有更廣泛適用性的結(jié)論，本文采用了我國某石化企業(yè)多個煉廠的集成模型。集成模型包括進口原油采購模塊、油田產(chǎn)銷模塊、煉廠群模塊、化工模塊、分地區(qū)成品油銷售模塊以及煉廠小產(chǎn)品及化工產(chǎn)品市場模塊等（見圖1）。多煉廠集成模型嘗試站在行業(yè)層面，排除企業(yè)內(nèi)部互供價和企業(yè)間博弈等因素對煉化產(chǎn)銷等的影響，更準確地評估煉廠加工量與國際油價、目前煉化市場環(huán)境以及企業(yè)效益之間的相互關(guān)系。

圖1 多煉廠模型結(jié)構(gòu)

為排除加工庫存原油帶來的“剪刀差”對行業(yè)發(fā)展方向的錯誤指導，采用單周期模型（月度）進行測算，即假設煉廠所用原油當月購買、當月加工并按當月成品油價格進行出口和銷售。考慮到月度進口原油品種及總量與加工多月原油庫存的實際生產(chǎn)狀態(tài)有一定差異，將對月度進口原油品種和總量基于歷史原油進口及加工數(shù)據(jù)進行適當放開。

對長期加工但本月沒有進口數(shù)據(jù)的原油，在模型中允許煉廠加工，其資源上限為近1年內(nèi)歷史月度加工量的最大值；對長期加工但本月進口的原油，對其資源上限取近期歷史月度加工量和當月原油進口量中的較大值。對于任何本月有進口合同記錄的原油，將其貼水更新為實際合同貼水的噸原油平均值。對于長期加工但本月沒有進口數(shù)據(jù)的原油，貼水設置為近期進口合同記錄的原油貼水。

對于后疫情時代下游產(chǎn)業(yè)復蘇不穩(wěn)固的問題，在測算過程中，借測算白油、瀝青等煉油小產(chǎn)品需求變化對于最優(yōu)煉油加工量的影響來描述。由于煉油小產(chǎn)品的價格對整體效益影響不大且較難進行估計，假設煉油小產(chǎn)品僅發(fā)生需求量的變化而保持價格不變。對于化工產(chǎn)品，因乙烯和芳烴鏈的邊際效益在目前的情況下仍為正且銷售渠道穩(wěn)定，將不考慮化工部分裝置負荷的變化以降低結(jié)果分析的復雜度。

由于裝置檢修對實際生產(chǎn)有較大影響，在測算時采用近期某月實際檢修計劃對模型進行修改。假定裝置d設計的最大能力為Cd萬噸/月，當月（m）實際共daym天，檢修為rdaym天，則模型中的裝置能力設置為Cm，d萬噸。則得到：

依據(jù)檢修狀況及各煉廠裝置整體情況，將整體合理加工量范圍定為1 900～2 300萬噸/月。在測算時，各省市成品油出口、外采、零售、批發(fā)總量按實際生產(chǎn)經(jīng)營情況設定上下限，分省市經(jīng)營量按計劃數(shù)據(jù)，經(jīng)適當放大后（放大系數(shù)為1.2），設置為模型中分省市經(jīng)營量的上限。乙烯和PX產(chǎn)量按排產(chǎn)計劃設置分裝置能力上限以及集成模型的產(chǎn)量下限，并保證分裝置能力上限與集成模型的產(chǎn)量下限之間有一定的優(yōu)化空間。按實際情況，同步更新模型中的原油價格、匯率及裂解價差等市場信息。

測算過程主要考察多類型煉廠整體效益與煉油加工量之間的關(guān)系，并重點關(guān)注煉油小產(chǎn)品需求對于整體效益的影響。首先測算煉油小產(chǎn)品在不受產(chǎn)量約束狀態(tài)下的整體效益和加工量之間的關(guān)系。在此基礎上，鑒于煉油小產(chǎn)品的價格與需求之間存在相互作用關(guān)系但難以用定量的數(shù)學關(guān)系表征，且煉油小產(chǎn)品價格的變化對總體效益的變化趨勢影響較小的特點，本文將通過調(diào)整煉油小產(chǎn)品的產(chǎn)量約束（即市場需求），計算不同煉油小產(chǎn)品在產(chǎn)量約束下整體效益與加工量之間的關(guān)系，來表征不同工業(yè)需求和經(jīng)濟復蘇狀況下，煉油加工量與整體效益之間的關(guān)系。

3 建模與測算

參照2021年8月DTD布倫特原油71.0美元/桶，迪拜69.5美元/桶的國際油價，對汽柴油出口、出廠、批發(fā)和零售、外采等價格進行更新并設置成品油經(jīng)營量與出口量上下限（見表1和表2）。

表1 成品油經(jīng)營量設置 萬噸/月

表2 成品油出口量設置 萬噸/月

在測算時，首先測算煉油小產(chǎn)品在不受產(chǎn)量約束狀態(tài)下的整體效益和加工量之間的關(guān)系。在煉廠合理加工量范圍內(nèi)（1 900～2 300萬噸/月），對1 936，1 986，2 036，2 086，2 136，2 186，2 236萬噸共7個合理加工量測算最優(yōu)效益，結(jié)果見圖2。

圖2 原油加工量與模型估算毛利關(guān)系

從圖2可知，根據(jù)當前模型的測算結(jié)果，在滿足成品油配置、化工乙烯和PX生產(chǎn)的條件下，整體毛利隨著原油加工量的增加而減少。測試放開原油加工量上下限范圍后的最優(yōu)加工量后，結(jié)果顯示的最優(yōu)加工量為1 877萬噸/月。

在目前的煉油小產(chǎn)品價格體系下，上文測算得到的最優(yōu)加工量落在合理加工量范圍之外且小于合理加工量范圍的下限，說明疫情對工業(yè)和經(jīng)濟的影響尚未完全消退。在保證成品油供應的情況下，由于煉油小產(chǎn)品需求尚未復蘇，煉油小產(chǎn)品的價格不及油價增長，此時貿(mào)然增大加工量，短期內(nèi)由于加工低價庫存原油帶來“剪刀差”的原因，煉油毛利較高，但長此以往必將影響煉油小產(chǎn)品的市場機制，最終損害煉油行業(yè)的長期利益。

根據(jù)目前的測算結(jié)果，進一步調(diào)整部分煉油小產(chǎn)品的價格和需求量，合理提高部分小產(chǎn)品的價格和需求下限，重新對加工量與效益之間的關(guān)系進行測算。結(jié)果顯示，上述合理加工量區(qū)間內(nèi)，最優(yōu)加工量為2 151萬噸/月。在最優(yōu)加工量兩側(cè)，分別測算2 101萬噸/月（對比方案1）和2 201萬噸/月（對比方案2）兩個加工量對應的經(jīng)濟效益，結(jié)果如表3所示。

表3 調(diào)整小產(chǎn)品需求與價格的測算結(jié)果

為準確測算不同經(jīng)濟復蘇狀況對煉廠效益和加工量的影響，對最優(yōu)加工方案（2 151萬噸/月加工量）進行了分區(qū)域煉廠負荷測算和分析。各區(qū)域煉廠最優(yōu)負荷如表4所示。

表4 分區(qū)域煉廠最優(yōu)負荷 萬噸/月

4 分析與討論

上述建模和測算說明了在后疫情時代，油價持續(xù)走高但下游產(chǎn)業(yè)受疫情影響尚未完全修復的情況下，加工量與效益之間的關(guān)系。如圖2所示，在煉油小產(chǎn)品和化工產(chǎn)品產(chǎn)銷量仍較差的情況下，加工量越低，效益越高。此時，煉廠應當在保證成品油供應、保障裝置正常運行的前提下，盡量減少原油加工。

隨著煉油小產(chǎn)品和化工產(chǎn)品市場的進一步復蘇，如表3所示，在合理加工量范圍內(nèi)出現(xiàn)了1個最優(yōu)的原油加工量。在成品油經(jīng)營量一定的情況下，由于煉油小產(chǎn)品需求的增長，這一最優(yōu)加工量會隨著市場的復蘇從小向大移動。在這一階段，建議煉廠在最優(yōu)加工量附近依據(jù)自身特點選擇合適的加工方案。

不同地區(qū)應當采取不同的加工策略，表4展示了最優(yōu)方案下各區(qū)域煉廠的最優(yōu)負荷。在測算條件下，假設各區(qū)域成品油價格相同，但由于工業(yè)發(fā)展程度的差異，煉油小產(chǎn)品和化工產(chǎn)品的價格、需求量不同，是造成各地區(qū)負荷差異的關(guān)鍵。從表4可知，由于華東、華南地區(qū)工業(yè)較為發(fā)達，建議此兩地區(qū)的煉廠可以更早地提高原油加工量和裝置負荷，華南地區(qū)要密切關(guān)注廣東疫情的影響。華中和華北地區(qū)相較華南和華東地區(qū)工業(yè)發(fā)展較差，且華北地區(qū)受到北京防疫、環(huán)保政策的輻射和影響，建議地區(qū)內(nèi)煉廠酌情保持甚至降低加工量。

若考慮加工庫存原油“剪刀差”的影響，加工庫存原油帶來的收益將使得加工量最優(yōu)值進一步變大，甚至超出合理加工量范圍，出現(xiàn)加工量越大，效益越好的現(xiàn)象。但需要警惕的是，在成品油經(jīng)營量一定，成品油出口愈發(fā)受限的大環(huán)境下，盲目做大加工量所造成的煉油小產(chǎn)品滯銷會進一步打擊甚至摧毀目前煉油小產(chǎn)品的價格體系，最終導致不可逆轉(zhuǎn)的煉油毛利下降。但若要考慮加工庫存原油，降低高價庫存原油面臨的跌價風險，則對于生產(chǎn)經(jīng)營是有利的。由于原油漲跌難以準確估計，所以無法基于模型測算得到最優(yōu)方案。在實際生產(chǎn)經(jīng)營中，建議企業(yè)保持合理的加工量，做好原油庫存、煉油小產(chǎn)品產(chǎn)銷和原油加工之間的平衡。

另外，鑒于成品油經(jīng)營量中存在部分源于貿(mào)易商的需求，不能排除他們借油價大幅上漲帶來的成品油價格上漲屯貨謀利?；跀?shù)據(jù)難以獲得的限制，尚無法對這類行為的影響進行測算。本文在測算過程中未考慮化工部分負荷的影響，化工產(chǎn)品的需求持續(xù)低迷，且過大的原油加工量勢必導致化工產(chǎn)品產(chǎn)量上升甚至最終造成化工的邊際毛利為負。除此之外，受未來成品油出口配額縮緊等影響，主營企業(yè)會加大國內(nèi)市場資源的投放量，尤其是柴油等資源的銷售將面臨較為嚴重的競爭，從這些角度來看，合理的原油加工量應比測算出的結(jié)果更低。

5 結(jié)論與展望

基于ASPEN PIMS軟件，文章建立了基于我國某石化企業(yè)部分煉廠的集成模型，并依據(jù)實際的生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)進行了加工量與效益之間關(guān)系的測算。測算結(jié)果表明：

在目前全球疫情緩和但經(jīng)濟尚未完全復蘇的情況下，需要針對不同地區(qū)疫情狀況、企業(yè)自身條件和市場狀況制定合理的原油加工量，做好原油庫存、煉油小產(chǎn)品產(chǎn)銷和原油加工之間的平衡。在市場復蘇較為強勁的地區(qū)，應當做大加工量，合理賺取“剪刀差”，并密切關(guān)注疫情和市場變化。在市場復蘇相對較緩的地區(qū)，切不可貪圖“剪刀差”，盲目做大加工量，應嚴防煉油小產(chǎn)品滯銷和煉油小產(chǎn)品價格體系不可逆轉(zhuǎn)的崩潰。與此同時，應該同步考慮貿(mào)易商囤貨、成品油出口配額收緊等其他因素的影響。